一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法，含有以下重量份的原料組成：丁腈橡膠100份，介孔分子篩8?12份，石墨烯5?9份，膨潤土?碳酸鈣微球15?25份，SAP樹脂10?16份，增粘樹脂8?12份，硬脂酸1?3份，N?苯基?β?萘胺4?6份，硅烷偶聯(lián)劑1?3份。本發(fā)明通過石墨烯改性介孔分子篩的添加，使得改性吸水膨脹橡膠在保持其吸水率不變的同時(shí)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。另外石墨烯與介孔分子篩的協(xié)同作用使其具有高強(qiáng)度、耐久性以及重復(fù)使用性等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子密封材料領(lǐng)域，特別涉及一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸水膨脹橡膠(Water Swelling Rubber，簡稱WSR)是上世紀(jì)70年代末期由日本開發(fā)出的新型功能高分子材料。它吸水后可膨脹至自身重量或體積的數(shù)倍乃至數(shù)百倍，遇水時(shí)，能吸水發(fā)生體積膨脹并產(chǎn)生較大的膨脹壓力，在保持橡膠特有的彈性和強(qiáng)度的同時(shí)，還具有保持水的能力。吸水膨脹的特性使該材料在有效體積膨脹范圍內(nèi)可以起止水作用，與傳統(tǒng)的受壓封縫材料相比，既具備常規(guī)止水材料的密封作用，又可以在建筑縫變形時(shí)有效填充縫隙，起到以水止水的作用，并被防水界譽(yù)為“超級(jí)密封材料”和“雙保險(xiǎn)止水材料”。
[0003]橡膠構(gòu)成WSR的基體，其彈性和強(qiáng)度會(huì)影響到WSR的機(jī)械性能，同時(shí)由于在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的差異，傳統(tǒng)吸水橡膠普遍存在親水性物質(zhì)在橡膠基體中分散性差的問題。親水性物質(zhì)容易從橡膠網(wǎng)絡(luò)中脫落，從而影響WSR的吸水膨脹性能及其密封性。
[0004]納米介孔分子篩是具有雙納米結(jié)構(gòu)的新型納米顆粒，既具有納米級(jí)的顆粒尺寸又具有納米級(jí)的一維直孔道，同時(shí)還具有比表面積大、水熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。無機(jī)納米材料與橡膠基體之間有很好的相容性，其在橡膠基體中能夠均勻分散可顯著提高橡膠復(fù)合材料性能。中國專利CN 101983980 A提供了一種介孔分子篩用于制備吸水膨脹橡膠的方法，通過吸水膨脹橡膠與介孔分子篩的直接混煉硫化制備吸水膨脹橡膠復(fù)合材料制品，雖然形成的吸水膨脹橡膠具有良好的吸水率，但是在強(qiáng)度、耐久性、相容性等方面還存在不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料，含有以下重量份的原料組成:丁腈橡膠100份，介孔分子篩8-12份，石墨烯5-9份，膨潤土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂10-16份，增粘樹脂8-12份，硬脂酸1-3份，N-苯基-β-萘胺4-6份，硅烷偶聯(lián)劑1_3份；
所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣50-60份，碳酸鈉50-60份，十二烷基磺酸鈉5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。
[0007]具體步驟如下:
(I)石墨烯改性介孔分子篩的制備:
將1-4份的表面活性劑聚醚Ρ123加入到蒸餾水中，加入介孔分子篩得到混合溶液，向混合溶液中加入1-2Μ的鹽酸溶液，邊攪拌邊滴加8-12份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氧化石墨烯水溶液后，反應(yīng)攪拌2-3小時(shí)，陳化，過濾，于真空干燥箱內(nèi)高溫干燥，得到石墨烯改性介孔分子篩； (2)膨潤土-碳酸鈣微球的制備:
①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.1-0.3mol/L之間，表面活性劑水溶液的摩爾濃度在10-20mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在1%-3%之間；
②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40°C下攪拌均勻；
③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15-20°C溫度下超聲攪拌0.5-2小時(shí)，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:(1-3):(1-3);
(3)將步驟(I)得到的石墨烯改性介孔分子篩與步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料混合均勻，備用；
(4)煉膠:
將丁腈橡膠、硬脂酸、N-苯基-β-萘胺到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在100-1400C，混煉時(shí)間3-8分鐘，接著加入硅烷偶聯(lián)劑以及步驟(3)得到的混合填料繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在140-180 0C，混煉60-90分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱；
(5)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80-100目，得到母膠；
(6)捏合:
①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，加入增粘樹脂，控制捏合室溫度在70-80°C，捏合15-30分鐘；
②、投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘，控制溫度在125-150°C；
③、將捏合機(jī)的室溫降至70-800C，繼續(xù)捏合共混20-30分鐘;將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
[0008]本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn):(I)負(fù)載聚丙烯酰胺的膨潤土與氯化鈣溶液中鈣離子形成絡(luò)合離子，再與碳酸鈉溶液中的碳酸根離子反應(yīng)生成膨潤土-碳酸鈣微球，提高吸水組分與橡膠基體的相容性，制備的防水橡膠密封材料具有優(yōu)異的吸水膨脹密封性能，同時(shí)具有較高的穩(wěn)定性；(2)本發(fā)明通過石墨烯改性介孔分子篩的添加，使得橡膠基體與吸水組分能夠混合均勻，解決了其相容性差的問題，在保持其吸水率不變的同時(shí)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性；
(3)另外石墨烯與介孔分子篩的增強(qiáng)和增韌的協(xié)同作用使得制備的改性吸水膨脹橡膠，具有高強(qiáng)度、耐久性以及重復(fù)使用性等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0009]通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0010]實(shí)施例1
稱取:丁腈橡膠100公斤，介孔分子篩10公斤，石墨烯8公斤，膨潤土-碳酸鈣微球20公斤，SAP樹脂12公斤，增粘樹脂9公斤，硬脂酸2公斤，N-苯基-β-萘胺5公斤，硅烷偶聯(lián)劑2公斤；
所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣60份，碳酸鈉60份，十二烷基磺酸鈉8份，聚丙烯酰胺8份。
[0011]具體步驟如下:
(1)石墨烯改性介孔分子篩的制備:
將表面活性劑聚醚P123加入到蒸餾水中，加入介孔分子篩得到混合溶液，向混合溶液中加入1-2M的鹽酸溶液，邊攪拌邊滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氧化石墨烯水溶液后，反應(yīng)攪拌2-3小時(shí)，陳化，過濾，于真空干燥箱內(nèi)高溫干燥，得到石墨烯改性介孔分子篩；
(2)膨潤土-碳酸鈣微球的制備:
①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.2mol/L之間，十二烷基磺酸鈉水溶液的摩爾濃度在15mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在2%之間；
②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，35°C下攪拌均勻；
③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在20°C溫度下超聲攪拌1.5小時(shí)，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌3小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:2:2;
(3)將步驟(I)得到的石墨烯改性介孔分子篩與步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料混合均勻，備用；
(4)煉膠:
將丁腈橡膠、硬脂酸、N-苯基-β-萘胺到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在120°C，混煉時(shí)間5分鐘，接著加入硅烷偶聯(lián)劑以及步驟(3)得到的混合填料繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在150°C，混煉80分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱；
(5)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80目，得到母膠；
(6)捏合:
①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，加入增粘樹脂，控制捏合室溫度在70°C，捏合30分鐘；
②、投入SAP樹脂捏合共混80分鐘，控制溫度在130°C；
③、將捏合機(jī)的室溫降至70°C，將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
[0012]經(jīng)測(cè)試:拉伸強(qiáng)度17.6MPa ;拉斷伸長率606% ;強(qiáng)度82度;吸水膨脹率402%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料，其特征在于，含有以下重量份的原料組成:丁腈橡膠100份，介孔分子篩8-12份，石墨烯5-9份，膨潤土-碳酸鈣微球15-25份，SAP樹脂10-16份，增粘樹脂8-12份，硬脂酸1-3份，N-苯基-β-萘胺4-6份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份； 所述的膨潤土-碳酸鈣微球是由下述重量份的原料組成的:氯化鈣50-60份，碳酸鈉50-60份，十二烷基磺酸鈉5-12份，聚丙烯酰胺5-12份。2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的一種改性介孔分子篩/遇水膨脹防水橡膠密封材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (I)石墨烯改性介孔分子篩的制備: 將1-4份的表面活性劑聚醚Ρ123加入到蒸餾水中，加入介孔分子篩得到混合溶液，向混合溶液中加入1-2Μ的鹽酸溶液，邊攪拌邊滴加8-12份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氧化石墨烯水溶液后，反應(yīng)攪拌2-3小時(shí)，陳化，過濾，于真空干燥箱內(nèi)高溫干燥，得到石墨烯改性介孔分子篩； (2 )膨潤土 -碳酸鈣微球的制備: ①、配制氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液以及聚丙烯酰胺水溶液，其中氯化鈣和碳酸鈣溶液為相同濃度，其摩爾濃度在0.1-0.3mol/L之間，表面活性劑水溶液的摩爾濃度在10-20mmol/L之間，聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量百分比濃度在1%-3%之間； ②、將膨潤土加入到適量去離子水中，攪拌均勻，邊攪拌邊加入聚丙烯酰胺水溶液，30-40°C下攪拌均勻； ③、在配制好的氯化鈣溶液中，加入十二烷基磺酸鈉水溶液以及步驟②得到的混合溶液，在15-20°C溫度下超聲攪拌0.5-2小時(shí)，再加入碳酸鈉溶液繼續(xù)攪拌2-4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后離心得到沉淀物，用去離子水洗滌，干燥得到膨潤土-碳酸鈣微球，其中，氯化鈣溶液、碳酸鈉溶液、十二烷基磺酸鈉水溶液和聚丙烯酰胺水溶液的體積比為10:10:(1-3):(1-3); (3)將步驟(I)得到的石墨烯改性介孔分子篩與步驟(2)得到的膨潤土-碳酸鈣微球填料混合均勻，備用； (4)煉膠: 將丁腈橡膠、硬脂酸、N-苯基-β-萘胺到密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，混煉溫度控制在100-1400C，混煉時(shí)間3-8分鐘，接著加入硅烷偶聯(lián)劑以及步驟(3)得到的混合填料繼續(xù)混煉，控制混煉溫度在140-180 0C，混煉60-90分鐘，得到混煉膠，混煉膠出料后送入開煉機(jī)進(jìn)行散熱； (5)濾膠:將散熱后的混煉膠下條后送入濾膠機(jī)濾膠，濾網(wǎng)為80-100目，得到母膠； (6)捏合: ①、將混煉膠投入到捏合機(jī)中，加入增粘樹脂，控制捏合室溫度在70-80°C，捏合15-30分鐘； ②、投入SAP樹脂捏合共混40-90分鐘，控制溫度在125-150°C； ③、將捏合機(jī)的室溫降至70-80°C，繼續(xù)捏合共混20-30分鐘;將捏合后的混料經(jīng)捏合機(jī)下部的螺桿排料裝置過濾，排料。
【文檔編號(hào)】C08K13/06GK105906871SQ201610473131
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】胡光榮
【申請(qǐng)人】安徽榮達(dá)閥門有限公司